Многие пользователи считают, что компьютер загружает при помощи операционной системы, но на самом деле это верно только отчасти. В этом материале вы узнаете, как же на самом деле происходит загрузка ПК, и познакомитесь с такими важными понятиями, как BIOS, CMOS, UEFI и другими.
Вступление
Для многих людей работа с компьютером начинается после загрузки операционной системы. И это не удивительно, так как подавляющее большинство времени, современные ПК действительно используются при помощи удобной графической оболочки Windows или любой другой ОС. В этой, дружелюбной для нас среде, мы не только запускаем программы, приложения или игры, но и осуществляем настройки, а так же конфигурирование параметров системы под собственные нужды.
Но, не смотря на всю свою мультифункциональность, операционная система может не все, а в некоторых ключевых моментах, и вовсе попросту бессильна. В частности, это касается начальной загрузки компьютера, которая происходит полностью ее без участия. Более того, от успеха этой процедуры во многом зависит запуск самой ОС, который может и не произойти в случае возникновения проблем.
Для кого-то это может быть новостью, но в действительности Windows не отвечает за загрузку компьютера «от и до», она лишь продолжает ее на определенном этапе и заканчивает. Ключевым же игроком здесь выступает совершенно другая микропрограмма - BIOS, о назначении и основных функциях которой мы поговорим в этом материале.
Что такое BIOS и зачем она нужна
Ключевыми компонентами любого компьютерного устройства является связка процессора и оперативной памяти, и это неспроста. Процессор по праву называют сердцем и мозгом любого ПК, так как на него возложены все главные математические операции. При этом все команды и данные для вычислений, ЦПУ может брать только из оперативной памяти. Туда же он отправляет и результаты своей работы. С любыми другими хранилищами информации, например, с жесткими дисками, процессор напрямую не взаимодействует.
Вот здесь и кроется основная проблема. Для того, что бы процессор смог начать выполнять команды операционной системы, они должны находиться в ОЗУ. Но во время включения ПК оперативная память пуста, так как является энергозависимой и не может хранить информацию, когда компьютер выключен. При этом сами по себе, без участия системы, компьютерные устройства поместить нужные данные в память не могут. И здесь мы сталкиваемся с парадоксальной ситуацией. Получается, что для того чтобы загрузить ОС в память, операционная система уже должна быть в оперативной памяти.
Для разрешения данной ситуации, еще на заре эры персональных компьютеров, инженеры IBM предложили использовать специальную небольшую программу, получившую название BIOS, иногда называемую начальным загрузчиком.
Слово BIOS (БАйОС) является аббревиатурой от четырех английских слов Basic Input/Output System, что в переводе на русский означает: «Базовая система ввода/вывода». Такое название получил набор микропрограмм, отвечающих за работу базовых функций видеоадаптеров, дисплеев, дисковых накопителей, дисководов, клавиатур, мышей и других основных устройств ввода/вывода информации.
Основными функциями BIOS являются начальный запуск ПК, тестирование и первичная настройка оборудования, распределение ресурсов между устройствами и активация процедуры загрузки операционной системы.
Где хранится BIOS и что такое CMOS
С учетом того, что BIOS отвечает за самый начальный этап загрузки компьютера вне зависимости от его конфигурации, то эта программа должна быть доступна для базовых устройств сразу же после нажатия на кнопку включения ПК. Именно поэтому она хранится не на жестком диске, как большинство обычных приложений, а записывается в специальную микросхему флэш-памяти, расположенную на системной плате. Таким образом, доступ к BIOS и запуск компьютера возможен даже в том случае, если к ПК вообще не подключены никакие носители информации.
В самых первых компьютерах для хранения BIOS использовались микросхемы постоянной памяти (ПЗУ или ROM), запись на которые самого кода программы единожды осуществлялась на заводе. Несколько позже стали использовать микросхемы EPROM и EEROM, в которых имелась возможность в случае необходимости осуществлять перезапись BIOS, но только с помощью специального оборудования.
В современных же персональных компьютерах BIOS хранится в микросхемах, созданных на основе флэш-памяти, перезаписывать которые можно с помощью специальных программ прямо на ПК в домашних условиях. Такая процедура обычно называется перепрошивкой и требуется для обновления микропрограммы до новых версий или ее замены в случае повреждения.
Многие микросхемы BIOS не распаивается на материнской плате, как все остальные компоненты, а устанавливаются в специальный небольшой разъем, что позволяет заменить ее в любой момент. Правда, данная возможность вряд ли вам может пригодиться, так как случаи, требующие замены микросхемы BIOS очень редки и практически не встречаются среди домашних пользователей.
Флэш-память для хранения BIOS может иметь различную емкость. В прежние времена этот объем был совсем небольшим и составлял не более 512 Кбайт. Современные же версии программы стали несколько больше и имеют объем в несколько мегабайт. Но в любом случае на фоне современных приложений и мультимедийных файлов это просто мизер.
В некоторых продвинутых системных платах, производители могут установить не одну, а сразу две микросхемы BIOS - основную и резервную. В этом случае, если что-то произойдет с основным чипом, то компьютер будет загружаться с резервного.
Помимо флэш-памяти, в которой хранится сама BIOS, на системной плате существует и еще один вид памяти, который предусмотрен для хранения настроек конфигурации этой программы. Изготавливается он с применением комплементарного метало-оксидного полупроводника или CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Именно этой аббревиатурой и называют специализированную память, в которой содержаться данные о запуске компьютера, используемые BIOS.
CMOS-память питается от батарейки, установленной на материнской плате. Благодаря этому, при отключении компьютера от розетки все настройки BIOS сохраняются. На старых компьютерах функции CMOS-памяти были возложены на отдельную микросхему. В современных же ПК она является частью чипсета.
Процедура POST и первоначальная загрузка ПК
Теперь давайте посмотрим, как же выглядит начальный процесс загрузки компьютера, и какую роль в нем играет BIOS.
После нажатия кнопки включения компьютера, первым запускается блок питания, начиная подавать напряжение на материнскую плату. Если оно в норме, то чипсет дает команду на сброс внутренней памяти центрального процессора и его запуск. После этого процессор начинает последовательно считывать и выполнять команды, записанные в системной памяти, роль которой выполняет как раз микросхема BIOS.
В самом начале процессор получает команду на проведение самотестирования компонентов компьютера (POST - Power-On Self-Test). Процедура POST включает в себя несколько этапов, прохождение большинства которых вы можете наблюдать на экране ПК сразу после его включения. Последовательность происходящего перед началом загрузки операционной системы такова:
1. Сначала происходит определение основных системных устройств.
3. Третий шаг - настройка набора системной логики, или проще говоря, чипсета.
4. Затем происходит поиск и определение видеокарты. Если в компьютере установлен внешний (самостоятельный) видеоадаптер, то он будет иметь собственную BIOS, которую основная системная BIOS будет искать в определенном диапазоне адресов памяти. Если внешний графический адаптер будет найден, то первое, что вы увидите на экране, будет изображение с названием видеокарты, сформированное ее BIOS.
5. После нахождения графического адаптера, начинается проверка целостности параметров BIOS и состояния батарейки. В этот момент на экране монитора одна за другой начинают появляться те самые таинственные белые надписи, вызывающие трепет у неопытных пользователей из-за непонимания происходящего. Но на самом деле ничего сверхъестественного в этот момент не происходит, в чем вы сами сейчас убедитесь. Первая, самая верхняя надпись, как правило, содержит логотип разработчиков BIOS и информацию об ее установленной версии.
6. Затем запускается тестирование центрального процессора, по окончании которого на дисплей выводятся данные об установленном чипе: название производителя, модели и его тактовая частота.
7. Следом начинается тестирование оперативной памяти. Если все проходит удачно, то на экран выводится общий установленный объем ОЗУ с надписью ОК.
8. По окончанию проверки основных компонентов ПК, начинается поиск клавиатуры и тестирование других портов ввода/вывода. В некоторых случаях, на этом этапе загрузка компьютера может остановиться, если системе не удастся обнаружить подключенную клавиатуру. При этом на экран сразу же будет выведено об этом предупреждение.
9. Далее начинается определение подключенных к компьютеру накопителей, включая оптические приводы, жесткие диски и флэш-диски. Сведения о найденных устройствах выводятся на экран. В том случае, если на системной плате установлено несколько контроллеров от разных производителей, то процедура их инициализации может быть отображена на разных экранах.
Экран определения контроллера Serial ATA, имеющего собственный BIOS, с выводом всех подключенных к нему устройств.
10. На завершающем этапе осуществляется распределение ресурсов между найденными внутренними устройствами ПК. В старых компьютерах, после этого осуществляется вывод на дисплей итоговой таблицы со всем обнаруженным оборудованием. В современных машинах таблица на дисплей уже не выводится.
11. Наконец, если процедура POST прошла успешно, BIOS начинает поиск в подключенных накопителях Главной Загрузочной Области (MBR), где содержатся данные о запуске операционной системы и загрузочном устройстве, которому необходимо передать дальнейшее управление.
В зависимости от установленной на компьютер версии BIOS, прохождение процедуры POST может проходить с небольшими изменениями от вышеописанного порядка, но в целом, все основные этапы, которые мы указали, будут выполняться при загрузке каждого ПК.
Программа настройки BIOS
BIOS является конфигурируемой системой и имеет собственную программу настройки некоторых параметров оборудования ПК, называемую BIOS Setup Utility или CMOS Setup Utility . Вызывается она нажатием специальной клавиши во время проведения процедуры самотестирования POST. В настольных компьютерах чаще всего для этой цели используется клавиша Del, а в ноутбуках F2.
Графический интерфейс утилиты конфигурирования оборудования очень аскетичен и практически не изменился с 80-ых годов. Все настройки здесь осуществляются только с помощью клавиатуры - работа мыши не предусмотрена.
CMOS/BIOS Setup имеет массу настроек, но к наиболее востребованным, которые могут понадобиться рядовому пользователю, можно отнести: установку системного времени и даты, выбор порядка загрузочных устройств, включение/отключение встроенного в материнскую плату дополнительного оборудования (звуковых, видео или сетевых адаптеров), управление системой охлаждения и мониторинг температуры процессора, а так же изменение частоты системной шины (разгон).
У различных моделей системных плат, количество настраиваемых параметров BIOS может сильно разниться. Наиболее широкий спектр настроек обычно имеют дорогие системные платы для настольных ПК, ориентированные на энтузиастов, любителей компьютерных игр и разгона. Самый же скудный арсенал, как правило, у бюджетных плат, рассчитанных на установку в офисные компьютеры. Так же не блещут разнообразием настроек BIOS подавляющее большинство мобильных устройств. Более подробно о различных настройках BIOSи их влиянии на работу компьютера мы поговорим в отдельном материале.
Разработка BIOS и обновление
Как правило, практически для каждой модели системной платы разрабатывается собственная версия BIOS, в которой учитываются ее индивидуальные технические особенности: тип используемого чипсета и виды распаянного периферийного оборудования.
Разработку BIOS можно разделить на два этапа. Сначала создается базовая версия микропрограммы, в которой реализовываются все функции, вне зависимости от модели чипсета. На сегодняшний день, разработкой подобных версий занимаются в основном компании American Megatrends (AMIBIOS) и Phoenix Technologies, поглотившую в 1998 году тогдашнего крупного игрока на этом рынке - Award Software (AwardBIOS, Award Modular BIOS, Award WorkstationBIOS).
На втором этапе, к разработке BIOS подключаются производители материнских плат. В этот момент базовая версия модифицируется и совершенствуется для каждой конкретной модели платы, с учетом ее особенностей. При этом после выхода системной платы на рынок, работа над ее версией BIOS не останавливается. Разработчики регулярно выпускают обновления, в которых могут быть исправлены найденные ошибки, добавлена поддержка нового оборудования и расширены функциональные возможности программы. В некоторых случаях обновление BIOS позволяет вдохнуть вторую жизнь в, казалось бы, уже устаревшую материнскую плату, например, добавляя поддержку нового поколения процессоров.
Что такое UEFI BIOS
Базовые принципы работы системной BIOS для настольных компьютеров были сформированы в далеких 80-ых годах прошлого века. За прошедшие десятилетия компьютерная индустрия бурно развивалась и за это время постоянно случались ситуации, когда новые модели устройств оказывались несовместимыми с определенными версиями BIOS. Что бы разрешать эти проблемы, разработчикам постоянно приходилось модифицировать код базовой системы ввода/вывода, но в итоге целый ряд программных ограничений так и остался неизменным со времен первых домашних ПК. Такая ситуация привела к тому, что BIOS в своем классическом варианте окончательно перестал удовлетворять требованиям современного компьютерного железа, мешая его распространению в массовом секторе персоналок. Стало понятно, что необходимо что-то менять.
В 2011 году, с запуском в производство материнских плат для процессоров Intel поколения Sandy Bridge, устанавливающихся в разъем LGA1155, началось массовое внедрение нового программного интерфейса для начальной загрузки компьютера - UEFI.
На самом деле первая версия данной альтернативы обычной BIOS была разработана и успешно использована компанией Intel в серверных системах еще в конце 90-ых годов. Тогда, новый интерфейс для начальной загрузки ПК назывался EFI (Extensible Firmware Interface), но уже в 2005 году его новая спецификация получила название UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). На сегодняшний день эти две аббревиатуры считаются синонимами.
Как видите, производители системных плат не особо спешили переходить к новому стандарту, до последнего пытаясь совершенствовать традиционные вариации BIOS. Но очевидная отсталость этой системы, включая ее 16-битный интерфейс, не возможность использовать более 1 Мб адресного пространства памяти, отсутствие поддержки накопителей объемом более 2 Тб и другие постоянные неразрешимые проблемы совместимости с новым оборудованием все же стали серьезным аргументом для перехода на новое программное решение.
Какие же изменения принес с собой новый загрузочный интерфейс, предложенный Intel и в чем его отличия от BIOS? Как и в случае с BIOS, основной задачей UEFI является корректное определение оборудования сразу после включения ПК и передача управления компьютером операционной системе. Но при этом, перемены в UEFI настолько глубоки, что сравнивать ее с BIOS было бы просто некорректно.
BIOS - это практически неизменяемый программный код, вшитый в специальную микросхему и взаимодействующий напрямую с компьютерным оборудованием с помощью собственных программных средств. Процедура загрузки компьютера с помощью BIOS проста: сразу после включения компьютера производится проверка оборудования и загрузка простых универсальных драйверов для основных аппаратных компонентов. После этого BIOS находит загрузчик операционной системы и его активирует. Далее происходит загрузка ОС.
Систему UEFI можно назвать прослойкой между аппаратными компонентами компьютера, с их собственными микропрограммами-прошивками, и операционной системой, что позволяет ей так же выполнять функции BIOS. Но в отличие от BIOS, UEFI представляет собой модульный программируемый интерфейс, включающий тестовые, рабочие и загрузочные сервисы, драйверы устройств, протоколы коммуникаций, функциональные расширения и собственную графическую оболочку, что делает его похожим на сильно облегченную операционную систему. При этом пользовательский интерфейс в UEFI современен, поддерживает управление мышью и может быть локализован на несколько языков, включая русский.
Важным преимуществом EFI является ее кроссплатформенность и независимость от процессорной архитекторы. Спецификации этой системы позволяют работать ей практически с любой комбинацией чипов, будь то архитектура х86 (Intel, AMD) или ARM. Более того UEFI имеет прямой доступ ко всему аппаратному обеспечению компьютера и платформенно независимые драйверы, что дает возможность без запуска ОС организовать, например, выход в интернет или резервное копирование дисков.
В отличие от BIOS, код UEFI и вся ее служебная информация может храниться не только в специальной микросхеме, но и на разделах как внутренних, так и внешних жестких дисков, а так же сетевых хранилищах. В свою очередь, тот факт, что загрузочные данные могут размещаться на вместительных накопителях, позволяет за счет модульной архитектуры наделять EFI богатыми функциональными возможностями. Например, это могут быть развитые средства диагностики, или полезные утилиты, которые можно будет использовать как на этапе начальной загрузки ПК, так и после запуска ОС.
Еще одной ключевой особенностью UEFI является возможность работы с жесткими дисками огромных объемов, размеченных по стандарту GPT (Guid Partition Table). Последний не поддерживается ни одной модификацией BIOS, так как имеет 64-битные адреса секторов.
Загрузка ПК на базе UEFI, как и в случае с BIOS, начинается с инициализации устройств. Но при этом, данная процедура происходит гораздо быстрее, так как UEFIможет определять сразу несколько компонентов одновременно в параллельном режиме (BIOSинициализирует все устройства по очереди). Затем, происходит загрузка самой системы UEFI, под управлением которой выполняется какой-либо набор необходимых действий (загрузка драйверов, инициализация загрузочного накопителя, запуск загрузочных служб и т.д.), и только после этого осуществляется запуск операционной системы.
Может показаться, что такая многоступенчатая процедура должна увеличить общее время загрузки ПК, но на самом деле все происходит наоборот. С UEFI система запускается гораздо быстрее, благодаря встроенным драйверам и собственному загрузчику. В итоге, перед стартом, ОС получает исчерпывающую информацию об аппаратной начинке компьютера, что позволяет запускаться ей в течение нескольких секунд.
Несмотря на всю прогрессивность UEFI, все же существует ряд ограничений, сдерживающих активное развитие и распространение этого загрузчика. Дело в том, что для реализации всех возможностей нового загрузочного интерфейса требуется полноценная его поддержка со стороны операционных систем. На сегодняшний день в полной мере использовать возможности UEFI позволяет только Windows 8. Ограниченную поддержку нового интерфейса имеют 64-разрядные версии Windows 7, Vista и Linux на ядре 3.2 и выше. Так же возможности UEFI используются в загрузочном менеджере BootCamp компанией Apple в собственных системах Mac OS X.
Ну а как же происходит загрузка компьютера с UEFI, если на нем используются неподдерживаемая операционная система (WindowsXP, 32-битная Windows 7) или файловая разметка (MBR)? Для таких случаев в новый загрузочный интерфейс встроен модуль поддержки совместимости (Compatibility Support Module), по сути, представляющий из себя традиционную BIOS. Именно поэтому, можно видеть, как многие современные компьютеры, оснащенные системными платами с UEFI, загружается традиционным способом в режиме эмуляции BIOS. Чаше всего это происходит потому, что их владельцы продолжают использовать разделы HDD с традиционной MBR и не хотят переходить к разметке GPT.
Заключение
Совершенно очевидно, что, в отличие от традиционной BIOS, интерфейс UEFI способен на много большее, чем просто процесс загрузки. Возможность запуска рабочих сервисов и приложений, как на начальном этапе загрузки ПК, так и после запуска операционной системы открывает широкий спектр новых возможностей, как для разработчиков, так и конечных пользователей.
Но при этом говорить о полном отказе в ближайшее время от базовой системы ввода/вывода пока преждевременно. В первую очередь нужно вспомнить, что до сих пор большинство компьютеров находятся под управлением WindowsXP и 32-битной Windows 7, которые не поддерживаются UEFI. Да и жесткие диски, размеченные по стандарту GPT в большинстве своем можно встретить разве что в новых моделях ноутбуков на базе Windows 8.
Так что до тех пор, пока большинство пользователей в силу своих привычек или еще каких-либо причин, будут привязаны к старым версиям ОС и традиционным способам разметки винчестеров, BIOS так и будет оставаться основной системой для начальной загрузки компьютера.
Технология UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), как и BIOS, представляет собой интерфейс встроенного ПО компьютера, и обеспечивает связь между ним и операционной системой. Как и БИОС, интерфейс UEFI (также упоминающийся в русскоязычной компьютерной публицистике как УЕФИ) используется для инициализации аппаратных компонентов компьютера и запуска операционной системы, хранящейся на жестком диске.
Схема позиционирования UEFI в обобщенной структуре взаимодействия компонентов ПК.
BIOS считывает информацию с первого сектора жесткого диска, где содержится главная загрузочная запись (MBR) и выбирает загрузочное устройство, где находится операционная система. Поскольку BIOS – это очень старая система, работающая с середины 1970-х гг, то она до сих пор работает в 16-битном режиме. Это обстоятельство ограничивает количество информации, которое может быть прочитано из системной ROM (постоянной памяти компьютера).
UEFI выполняет ту же задачу, но делает это немного по-другому. Она хранит всю информацию об инициализации и начальной загрузке системы в специальном файле, находящемся на жестком диске в особом разделе ESP (EFI System Partition). Кроме того, ESP содержит загрузочные программы операционной системы, установленной на компьютере.
Процесс загрузки компьютера на основе UEFI и эмуляции традиционной Legacy BIOS
УЕФИ в перспективе предназначена для полной замены BIOS и предлагает много новых функций и улучшений, которые не могут быть реализованы в BIOS:
- Отсутствие ограничений объема разделов и их количества. Для хранения информации о жестком диске БИОС использует главную загрузочную запись (MBR), в то время как UEFI – так называемую GPT (GUID partition table). Основная разница между ними состоит в том, что MBR использует 32-битные элементы, что позволяет системе иметь лишь 4 физических раздела диска, а каждый раздел может быть размером не более 2 терабайт. Что же касается GPT, то она имеет 64-битные элементы, что позволяет системе иметь до 128 разделов размером до зеттабайта (10 21 байт).
- Скорость и производительность. Поскольку технология УЕФИ не зависит от конкретной платформы, то она способна уменьшить время загрузки и увеличить скорость работы компьютера, особенно в том случае, если в системе установлены объемные жесткие диски.
- Безопасность. Самым большим преимуществом UEFI по сравнению с БИОС является безопасность. Она реализуется при помощи технологии Secure Boot (безопасный запуск), поддерживаемой операционной системой Windows 8. Поскольку Secure Boot имеет возможность запрашивать цифровую подпись у загрузочных программ, то интерфейс UEFI позволяет использовать во время загрузки только аутентифицированные драйверы и службы. Secure Boot контролирует процесс загрузки до тех пор, пока операционная система полностью не загружена. Это дает гарантию того, что во время загрузки в компьютер не проникнет вредоносное ПО.
- Обратная совместимость. Для обратной совместимости большинство реализаций УЕФИ на компьютерах архитектуры PC также поддерживают режим Legacy BIOS для дисков с MBR. Для этого в UEFI существует функция CSM (Compatibility Support Module, модуль поддержки совместимости). В случае диска с MBR загрузка производится в том же режиме, что и в системах на основе BIOS. Также возможна загрузка систем на основе BIOS с дисков, имеющих GPT.
- Поддержка сетевой загрузки. УЕФИ может осуществлять загрузку через сеть при помощи технологии Preboot eXecution Environment (PXE). Эта технология поддерживает основные сетевые протоколы, такие, как IPv4 и IPv6, UDP, DHCP и TFTP. Также поддерживается загрузка с загрузочных образов, хранящихся в сетевых хранилищах данных.
- Менеджер загрузки. В стандарте UEFI менеджер загрузки определяется как инструмент, предназначенный для загрузки операционной системы и всех необходимых драйверов. Загрузчики операционной системы хранятся в файлах, к которым может осуществляться доступ со стороны встроенного ПО. УЕФИ поддерживает файловые системы FAT32, а также FAT16 и FAT12 для съемных носителей. UEFI не зависит от загрузочных секторов, хотя ESP отводит для них место в целях обратной совместимости. Загрузчики автоматически определяются программным обеспечением UEFI, что позволяет осуществлять загрузку со съемных носителей.
История возникновения технологии
Технология EFI BIOS изначально была разработана компанией Intel. Сейчас стандарт UEFI разрабатывается организацией UEFI Forum.
Первоначальной мотивацией для разработки EFI были ограничения BIOS, такие, как 16-битный процессорный режим, 1 МБ адресуемого пространства памяти, что было неприемлемо для серьезных серверных платформ, таких, как Itanium. Попытка устранить эти проблемы в 1998 г. первоначально получила название Intel Boot Initiative, а затем была переименована в EFI.
В 2005 году Intel приостановила развитие стандарта EFI на версии 1.10 и передала его Unified EFI Forum, которая развила стандарт в версию UEFI. При этом владельцем исходного стандарта EFI BIOS продолжает оставаться Intel, выдающая лицензии на продукты, основанные на технологии EFI. Версия UEFI 2.1 была выпущена в январе 2007 г. В ней были добавлены возможности шифрования данных, сетевой аутентификации и технология User Interface Architecture. Текущая версия стандарта UEFI 2.4 была принята в июле 2013г.
Критика УЕФИ
В адрес УЕФИ порой высказывается критика, в частности со стороны поборников информационных прав. Например, компьютерный эксперт Рональд Г. Миних, один из разработчиков альтернативной открытой технологии загрузки Coreboot, осуждает EFI как попытку ограничить возможность пользователя полностью контролировать свой компьютер. Кроме того, он считает, что эта технология не решает ни одной из застарелых проблем традиционного BIOS, в частности, потребности в двух драйверах – одного для встроенного ПО, другого – для операционной системы.
Заключение
UEFI – это технология, которая имеет как немало преимуществ, так и недостатки. На сегодняшний день она еще не распространена повсеместно и не поддерживается всеми компьютерами и другими устройствами. Наличие встроенного в UEFI менеджера загрузки означает, что отпадает необходимость в отдельных загрузчиках. Кроме того, эта технология может работать совместно с BIOS(в режиме совместимости - Legacy BIOS) и независимо от нее. При этом BIOS по-прежнему может использоваться там, где не требуется хранить большие объемы данных, а проблема безопасности не является чрезвычайно актуальной.
Что такое BIOS?
BIOS (Basi Input/Output System) или базовая система ввода/вывода - набор микропрограмм, которые обеспечивают первоначальный запуск компьютера и инициализацию оборудования, записанный в специальной микросхеме на материнской плате. Предоставляет операционной системе API для доступа ко всему имеющемуся оборудованию и подключенным устройствам. Основные производители BIOS это: AMI (American Megatrends), Award Software и Phoenix Technologies.
При запуске компьютера BIOS проводит проверку критически важных компонентов системы - POST, т.е. Power-on Self-test. Если обнаружится неисправность или какая-либо проблема, BIOS выдаст информацию в виде сообщения или, что чаще, подаст звуковой сигнал. Если все в порядке, скорее всего, вы услышите 1 короткий сигнал, и загрузка продолжится.
Знакомство с UEFI
Unified Extensible Firmware Interface - стандартизированный расширяемый интерфейс встроенного программного обеспечения. Интерфейс-подложка между компонентами компьютера и операционной системой. По сути тот же BIOS, только несколько улучшенный. Делает все то же самое, что и стандартный BIOS, т.е. проводит проверку, инициализирует оборудование, ищет загрузчик и передает управление ОС. Также наделен рядом новшеств, об этом чуть ниже.
Основные преимущество UEFI перед BIOS:
1) Времени на загрузку уходит гораздо меньше, что достигается при помощи параллельной инициализации, в отличие от BIOS, который инициализирует все компоненты последовательно. Схему загрузки вы можете увидеть на схеме, приведенной ниже. Примечательно и то, что операционная система сможет использовать uefi, а не загружать свои собственные. Например, если вы нетребовательны к графической подсистеме, то можете не скачивать, а следовательно и не устанавливать новые драйверы, а использовать драйверы, предлагаемые UEFI.
2) Еще одно немаловажное преимущество заключается в том, что можно производить загрузку с дисков объемом более 2 Тб. Дело в том, что BIOS для загрузки использовал MBR (Main Boot Record) - основная загрузочная запись, которая может адресовать только 2 Тб пространства, UEFI же использует GPT (Guid Partition Table) - это другой стандарт формата размещения разделов на физическом жестком диске, который позволяет адресовать целых 9 ЗБ (Зеттабайт).
3) UEFI также обзавелся графическим интерфейсом с поддержкой мыши, для кого это плюс, а для кого и минус. Появились некоторые встроенные программы, например, браузер. Таким образом, uefi стал представлять не только интерфейс между операционной системой и аппаратными компонентами, но и некое подобие .
4) Поддержка криптографии и прочих методов защиты. По этому поводу много нюансов, вдаваться в подробности не будем.
Чего-то кардинально нового не имеется, некоторые улучшения и доработки, но постепенно uefi полностью заменит собой bios.
Здравствуйте, уважаемые читатели! Сегодня мы поговорим об одной сложной на первый взгляд теме, которая будет звучать так: UEFI Boot - что это такое и как отключить UEFI в БИОСе.
Конечно, для простого пользователя все эти названия и аббревиатуры ни о чем не говорят, но тем не менее, покупая современные настольные компьютеры и ноутбуки, вы все равно столкнетесь лицом к лицу с этими понятиями.
Да, друзья, этот тот самый раздел настроек на синем фоне, в который можно войти в самом начале при включении компа. Вот рисунок для освежения памяти:
Еще многие энтузиасты пробовали здесь играться с вольтажом и частотой главного процессора, чтобы увеличить мощность своей машины. Так вот, на смену микропрограмме БИОСа пришла другая, более современная.
И как вы уже поняли, называется она UEFI. Из новых нововведений в ней можно отметить поддержку высоких разрешений экрана, дисков очень большого объема и работу с мышкой.
Если вы прочли все строки выше и совсем ничего не поняли, тогда посмотрите короткое видео для закрепления темы:
Так вот, обязательно следует сказать о том, что полноценная система UEFI реализована пока еще далеко не во всех современных компьютерах. Зато некоторые ее новые функции, доселе не виданные, успешно внедрены в старую оболочку BIOS.
И одна из них, так называемая UEFI Boot (полное название Secure Boot). Смысл ее работы заключается в предотвращении подмены источника загрузки системы, тем самым уменьшая использование нелицензионного ПО.
То есть, получается такая картина, что теперь мы ни сможем загрузиться, например, с флешки либо стороннего диска. Ведь при таком раскладе, в списке доступных устройств их просто не будет:
Но на самом деле, решить данную проблему можно и очень даже легко. Для этого нужно сделать пару настроек и всего делов-то. Поэтому давайте переходить к работе. Так сказать, хватит теории.
И для того чтобы отключить UEFI функции в БИОСе, необходимо сразу войти в него. Как говорилось уже выше, для этого нужно нажать определенную комбинацию клавиш сразу после включения компьютера.
Тем самым мы отключили главную функцию защиты UEFI от сторонних загрузчиков. Затем следует пройти в раздел "Boot" и выставить параметры как на скриншоте ниже:
После этого у нас должен появится список из доступных устройств. Теперь меняя их положение в списке, можно манипулировать источниками загрузки. Опять же, на примере автора, это можно сделать сочетанием клавиш Fn+F5/F6 :
Ну что же, после всех внесенных параметров, осталось только сохранить изменения. Делается это в меню "Exit", выбрав пункт "Exit Saving Changes":
Вот и все, друзья мои, теперь вы точно знаете ответ на вопрос: UEFI Boot - что это такое и как отключить UEFI в БИОСе. Если же остались вопросы, смело задавайте их в комментариях.
Ну а в случае если вдруг хотите узнать о UEFI BIOS гораздо , то посмотрите короткое видео, где данная тема раскрыта более широко.
Массовый переход на UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) уже начался. Microsoft требует использовать этот интерфейс на всех компьютерах, которые будут поставляться с Windows 8. Точнее говоря, речь идет об UEFI с функцией Secure Boot. При этом без проблем работать на подобных ПК может только «восьмерка»: ни Windows XP, ни «семерку» не удастся установить на UEFI-машину без дополнительных манипуляций. С флеш-накопителя Linux Live или Windows загрузиться тоже не получится. Что именно может произойти, если попытаться запуститься с установочной флешки на ноутбуке Sony VAIO, показано на картинке вверху. И на этом проблемы с UEFI не заканчиваются. Каждый производитель аппаратных компонентов по своему усмотрению конфигурирует UEFI, тем самым создавая для пользователя ненужные трудности. Лэптоп IdeaPad от Lenovo и вовсе не смог распознать тот же самый флеш-накопитель в качестве загрузочного носителя. При этом Lenovo не в чем упрекнуть: дело в том, что загрузочная флешка отформатирована в файловой системе NTFS, а UEFI не поддерживает загрузку с таких носителей. Если подключить этот же накопитель к ноутбуку EliteBook от HP, то он загрузится без проблем и позволит выполнить установку Windows. Проблема же заключается в том, что все данные, имевшиеся на диске EliteBook, после установки оказались бы удаленными.
Каждый конфигурирует по-своему
Вы в замешательстве? Ничего удивительного: UEFI с функцией Secure Boot устанавливает новые правила инсталляции и загрузки операционных систем, а производители аппаратных средств по-своему трактуют эти правила, что создает для пользователя дополнительные сложности. Поэтому в рамках данной статьи мы поставили перед собой цель устранить неразбериху вокруг UEFI. На примере ноутбуков от основных производителей мы расскажем, как работает UEFI, какая роль отводится функции Secure Boot, как обойти расставляемые новым интерфейсом «ловушки» и что нужно для того, чтобы использовать загрузочные флеш-накопители, не опасаясь никаких разрушительных последствий.
Как работает UEFI
UEFI загружается строго в соответствии с установленными правилами. Если ОС не поддерживает UEFI, активируется режим эмуляции BIOS. Процесс загрузки ПК на основе BIOS достаточно прост: после нажатия кнопки включения запускается BIOS, которая проверяет состояние оборудования и загружает микропрограммное обеспечение - простые драйверы для отдельных аппаратных компонентов. После этого BIOS выполняет поиск загрузчика ОС и активирует его. Тот в свою очередь загружает операционную систему или выводит на экран список доступных ОС.
Компьютеры на базе UEFI загружаются аналогичным образом лишь до момента поиска параметров загрузки. После этого все происходит иначе. UEFI имеет собственный загрузчик ОС с интегрированными менеджерами запуска установленных систем. Для него на диске создается небольшой раздел (100–250 Мбайт), отформатированный в файловой системе FAT32, который называется Extensible Firmware Interface System Partition (системный раздел расширяемого микропрограммного интерфейса, ESP). На нем находятся драйверы аппаратных компонентов, к которым может получать доступ запущенная операционная система. Общее правило таково: за исключением DVD, UEFI может загружаться только с носителя, отформатированного в файловой системе FAT32.
UEFI - сложный механизм
У ESP есть свои преимущества: благодаря драйверам UEFI и загрузчику ОС, Windows запускается быстрее и более адекватно реагирует на критические ошибки драйверов. Но интерфейс UEFI накладывает и ограничения: он позволяет устанавливать ОС только на жесткие диски, которые размечены по стандарту GPT. Последний не поддерживается ни одной версией BIOS, так как, в отличие от традиционной схемы разметки (MBR), использует адреса секторов длиной 64 бита. Помимо Windows 8 интерфейс UEFI поддерживают только 64-битные версии Windows Vista и 7, а также Linux с ядром 3.2 и выше. Более того, для ПК, сертифицированных для работы с «восьмеркой», компания Microsoft предписывает использование опции Secure Boot. В этом режиме UEFI запускает лишь подтвержденные загрузчики ОС, которые содержат драйверы с цифровой подписью Microsoft.
Наряду с Windows 8 только загрузчик Shim (Linux) обладает драйверами с необходимыми для Secure Boot подписями. В других ОС они отсутствуют. Поэтому, если вы захотите установить на подобном компьютере помимо «восьмерки» еще и Windows 7 или Vista, необходимо открыть меню UEFI и отключить Secure Boot. Если в качестве второй ОС вы выберете несовместимую с UEFI, вам потребуется задействовать модуль поддержки совместимости (Compatibility Support Module, CSM), который можно включить в UEFI. К сожалению, производители используют различные версии UEFI, и иногда сложно понять, как отключить Secure Boot и перейти в режим эмуляции BIOS. Эти вопросы мы и рассмотрим далее.
Процесс загрузки ПК на основе UEFI
В зависимости от конфигурации, UEFI либо самостоятельно загружает компьютер, либо переходит в режим эмуляции стандартной BIOS. Только после этого запускается менеджер загрузки Windows.
Установка Windows на ПК с UEFI и функцией Secure Boot
На ПК с Windows 8 на базе UEFI Secure Boot другие версии ОС можно инсталлировать только при определенных условиях. Пользователь должен заранее выбрать правильный режим загрузки и соответствующим образом подготовить установочный флеш-накопитель.
Включение режима эмуляции BIOS
Полная неразбериха: способ перехода в режим эмуляции BIOS зависит от версии UEFI. На Sony VAIO (1) необходимо активировать опцию «Legasy», на ASUS Zenbook (2) - «Launch CSM».
Настройка UEFI
Каждый производитель использует в ноутбуках и ультрабуках свою версию UEFI. При этом он открывает доступ не ко всем нужным функциям. Зачастую при загрузке ПК или лэптопа на дисплей не выводится название кнопки, с помощью которой можно вызвать меню настроек UEFI. Мы предлагаем поступить следующим образом: в интерфейсе Metro перейдите в меню «Параметры | Изменение параметров компьютера» на боковой панели и активируйте пункт «Общие | Особые варианты загрузки». После перезапуска появится менеджер загрузки ОС, который позволит открыть меню UEFI. Исключением является UEFI от HP, где данная опция отсутствует. Здесь поможет следующее: во время загрузки удерживайте нажатой клавишу «Esc». В любом случае необходимо вначале осведомиться, какая кнопка позволяет войти в меню UEFI. Если вы измените режим загрузки на CSM или Legasy BIOS, чтобы загрузиться с аварийной флешки, после операции восстановления необходимо вновь переключиться с CSM на UEFI, иначе Windows 8 не запустится. Но и здесь есть исключения: Aptio Setup Utility на компьютерах ASUS активирует UEFI автоматически при отсутствии совместимого с BIOS загрузочного носителя, поэтому достаточно просто отсоединить флешку.
Отключение Secure Boot потребуется в том случае, если помимо «восьмерки» вы захотите установить 64-битную версию Windows Vista или 7. Иногда поддерживается так называемый гибридный режим, как в устройствах от HP, при котором UEFI может загружаться со всех загрузочных носителей и при необходимости переключаться в режим BIOS. В широко распространенной версии UEFI InsydeH2O это зависит от того, предусмотрел ли производитель ноутбука возможность отключения Secure Boot или нет. В Acer Aspire S7 данная функция недоступна, и для ее деактивации нужно переключиться с UEFI в режим BIOS и обратно.
Сложности с восстановлением
С появлением UEFI производители изменили методы работы с системой восстановления ОС. Сочетание клавиш «Alt+F10», которое использовалось ранее, например, в моделях Acer, больше не работает или закреплено за другими функциями. А кнопка «F9» загружает на новом Zenbook не ASUS Preload Wizard, а программу восстановления Windows 8 с расширенным меню загрузки.
Режим восстановления VAIO Care в ноутбуках Sony можно открыть в аналогичном меню, выбрав опцию «Панель управления | Устранение неполадок | Восстановление». Но если запустить менеджер загрузки ОС и выбрать «Диагностика | Восстановить» или «Вернуть в исходное состояние», устройство попросит вставить оригинальный диск Windows 8, которого нет в комплекте поставки. На Acer-моделях бэкап выполняется с помощью предустановленной Windows-программы, а восстановление из резервной копии осуществляется с внешнего USB-носителя. Однако предварительно необходимо зайти в меню UEFI и указать такой диск в качестве загрузочного.
Переход в меню UEFI из Windows
Если активирована функция запуска Windows 8 с расширенными настройками, то, выбрав пункт «Диагностика» (1) и «Дополнительные параметры» (2), можно получить доступ к меню «Параметры встроенного ПО UEFI» (3).
Полезные функции UEFI
Каждый производитель ноутбуков использует разные версии интерфейса UEFI и реализует его в системе в соответствии со своими представлениями. Из таблицы, разбитой по моделям, вы узнаете, где находятся основные функции UEFI.
Решение проблемы: отключение Secure Boot
В некоторых случаях Secure Boot невозможно деактивировать напрямую. В Acer Aspire S7, например, данная функция недоступна. Но если переключиться в «Legasy BIOS» (1) и снова назад (2), Secure Boot будет отключена.
В гибридном режиме возможно все
В версии интерфейса UEFI от HP есть поддержка гибридного режима, в котором, в зависимости от загрузочного носителя, запускается один из двух режимов - либо UEFI, либо CSM. При этом функция Secure Boot отключается автоматически.
Запуск с флешки
Старые флеш-носители для аварийной загрузки и восстановления работают только в режиме BIOS. Мы сделаем их совместимыми с UEFI.
USB-флешки в последнее время все чаще используются в качестве загрузочных носителей для восстановления или установки Windows. Это связано с тем, что в современных ноутбуках очень редко устанавливаются оптические приводы. Если вы изучили настройки UEFI в своем компьютере, рекомендуется также выполнить и апгрейд флеш-накопителей. С появлением UEFI все имеющиеся загрузочные флешки уже не получится использовать привычным образом. Например, если вы создали загрузочный USB-носитель в программе UNetbootin, вам необходимо будет запустить ПК в режиме CSM. То же самое относится ко всем старым флешкам, так как разработчики дистрибутивов Linux Live (например, GParted) только в последних, наиболее свежих версиях своих приложений начали добавлять загрузчик с поддержкой UEFI и функции Secure Boot.
Наиболее простым является способ, при котором Secure Boot отключается в UEFI, затем с помощью бесплатной программы Rufus создается совместимый с UEFI флеш-накопитель, после чего на него копируется последняя версия GParted.
Программа от Microsoft устарела
В отношении загрузочных USB-носителей с операционной системой Windows действуют несколько иные правила. Для совместимости с UEFI они должны быть отформатированы в файловой системе FAT32. Многие пользователи даже для Windows 8 создают загрузочные накопители на флешках, отформатированных с помощью программы от Microsoft, входящей в состав «семерки». Однако данное приложение по умолчанию форматирует накопитель в файловой системе NTFS, в результате чего имеющуюся на носителе систему впоследствии невозможно установить на компьютер с UEFI. Чтобы не дожидаться выхода обновленной программы от Microsoft, можно создать загрузочный накопитель вручную. Для этого вначале отформатируйте USB-флешку с помощью бесплатной утилиты. Затем откройте в Windows 8 образ ISO и скопируйте содержащиеся в нем файлы на носитель.
А вот чтобы совместимый с UEFI флеш-накопитель с 64-битной Windows 7 загружался без каких-либо проблем, вам потребуется скопировать UEFI-загрузчик в нужный каталог на флешке. Для этого, используя бесплатный архиватор 7-Zip, найдите в образе ISO, который содержит установочные файлы Windows 7, в папке Sources файл архива Install.wim и откройте его. После этого из директории 1\Windows\Boot\EFI скопируйте файл bootmgfw.efi. Затем сохраните его на флеш-накопителе в каталоге efi\boot и переименуйте, присвоив ему имя bootx64.efi. После этого с USB-носителем можно будет работать в режиме UEFI, и вы сумеете без проблем установить с него Windows 7.
Создание загрузочных флешек на основе Live-систем
Для совместимости с UEFI флешки должны быть отформатированы в FAT32. Например, программа UNetbootin (1) создает загрузочные накопители на основе дистрибутивов Linux Live, форматируя их в FAT. Однако утилита Rufus (2) предлагает более правильную опцию.
Флеш-накопитель для восстановления ОС на ПК с UEFI
Флеш-накопители на основе свежих Live-систем, такие как GParted, способны без проблем получать доступ к ПК с UEFI, так как встроенные в них инструменты - например, GPart (1) и TestDisk (2) - могут работать с GPT-разделами.
Форматирование загрузочной флешки с Windows
64-битную версию Windows 7 можно установить и на ПК с UEFI. Если вы хотите выполнить данную операцию с USB-накопителя, необходимо отформатировать его с помощью Windows-программы DiskPart в файловой системе FAT32 и сделать его загрузочным.
Извлечение UEFI-загрузчика
Совместимый с UEFI флеш-накопитель с Windows 7 дополнительно нуждается в загрузчике UEFI - bootmgfw.efi. Его необходимо вручную скопировать из архива install.wim на флешку, используя программу 7-Zip или любой другой архиватор.
Источник